Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Darstellung und der Reaktivität von cyclopentadienylsubstituierten, niedervalenten Aluminiumverbindungen. Mit der Einführung einer Cp*-Gruppe konnte ein neues, bromsubstituiertes Dialan dargestellt, charakterisiert und auf seine Reaktivitäten untersucht werden. Neben 1,2-Dialuminierungen von Alkinen sowie einer Nitreninsertion, war eine Lewis-Basen-induzierten Disproportionierung des Dialans zu beobachten. Die Lewis-Basen-induzierten Disproportionierung konnte angewendet werden, um eine monomere 1,3,5-Tri-tert-butylcyclopentadienyl-Al(I)-Spezies zu isolieren. Um das Reaktionsverhalten mit anderen Al(I)-Verbindungen zu vergleichen, wurden Umsetzungen mit Distickstoffmonoxid und Phenylazid untersucht. Dabei wurden ähnliche Strukturmuster wie bei den anderen Al(I)-Systemen beobachtet. Weiterhin konnten verschieden Al-B-Verbindungen mit unterschiedlichen B-Al-Bindungen dargestellt werden, unter anderem die erste B-Al-Mehrfachbindung. / Within this work, the synthesis and reactivity of cyclopentadienyl substituted, low valent aluminium complexes was investigated. Introduction of a Cp*-group allowed the synthesis of a new dibromodialane. The reactivity of compound 2 includes 1,2-dialumination of alkynes, nitrene insertion into the Al-Al-Bond, and Lewis base induced disproportionation of dialane. With the method of Lewis base induced disproportionation, a monomeric 1,3,5-Tri-tert-butylcyclopentadienyl Al(I) species was isolated. For comparison of the reactivity with other Al(I)-compounds, it was reacted with Nitrous Oxide and phenylazide, obtaining structures that are similar to those obtained in analogous reactions with other Al(I)-systems. Furthermore several compounds with different B-Al-interactions were synthesized, including the first B-Al multiple bond

Brilliante Strahlungsquellen werden heute vielfach in der Forschung eingesetzt um Kristallstrukturen, Oberflächeneigenschaften oder Reaktionen zu untersuchen. Als Strahlungsquellen werden dafür bevorzugt Freie Elektronenlaser (FEL) oder Synchrotrons eingesetzt, da sie über weite Bereiche durchstimmbar sind und einen hohen Photonenfluss bereitstellen. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation werden beide Lichtquellen verwendet um einerseits Isomere von Kohlenwasserstoffradikalen zu identifizieren und andererseits das Verhalten von Borylen und ungesättigten Verbindungen bei Photoionisation zu dokumentieren. Als erstes Experiment am FEL wurde ein IR-Spektrum von gasförmigen Allylradikalen aufgenommen. Das Allyl war ein Testlauf, da es als Kohlenwasserstoffradikal mit einer kleinen Dipolmomentänderung ein gutes Beispiel für ähnliche Verbindungen ist. Trotz der kleinen Änderung des Dipolmoments und der geringen Teilchendichte der Radikale in der Gasphase konnte ein gutes IR-Spektrum mit der IR-UV-Doppelresonanzmethode aufgenommen werden und die beobachteten Banden mit der Literatur zugeordnet werden. Das 3-Trifluoromethyl-3-Phenyl-carben (TFPC) wurde pyrolytisch aus 3-Trifluoromethyl-3-Phenyl-diazirin erzeugt. Dabei kam es beim Großteil der Carbene zu einer Umlagerung zu Trifluorstyrol. Neben dem Hauptprodukt Trifluorstyrol wurde das Triplett TFPC als Nebenprodukt identifiziert. Zusätzlich wurden die Isomerisierungsbarrieren für den Triplett- und Singulett-Übergangszustand berechnet. Die Radikale 1-Phenylpropargyl und 3-Phenylpropargyl sind anhand ihrer IR-Spektren unterscheidbar und lagern sich nicht ineinander oder in Indenyl um. Ausgehend von beiden Radikalen bilden sich die identischen Dimerisierungsprodukte im Massenkanal m/z = 230 (p-Terphenyl) und 228 (1-Phenylethinylnaphthalin (1PEN)). Außergewöhnlich war die Exklusivität dieser Produkte. Somit müssen deren Reaktionsmechanismen kinetisch viel schneller sein. Die Massen m/z = 230 und 228 waren bereits aus einer massenspektrometrischen Studie ausgehend von Benzol und Ethin bekannt, in der ihre Struktur jedoch nicht geklärt wurde. Somit müssen die gefundenen Dimerisierungsprodukte p-Terphenyl und 1PEN wichtige Intermediate bei der Entstehung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Ruß sein. Von gasförmigen NTCDA wurde mittels der TPEPICO-Methode am Synchrotron Schwellenphotoelektronenspektren aufgenommen. Dabei konnte die adiabatische Ionisierungsenergie (IE(ad)) zu 9.66 eV bestimmt werden. Weiterhin wurden noch fünf angeregte Zustände beobachtet, die mittels quantenmechanischer Berechnungen zugeordnet wurden. Es wurde die Photoionisation des Cycloheptatrienradikals (Tropyl) untersucht. Dabei wurde die erste Bande bei 6.23 eV der IE(ad) zugeordnet. Mit einer Franck-Condon Simulation wurden die beiden Schwingungsprogressionen einer CC-Streckschwingung (ν16+) und einer Kombination aus einer Ringatmung (ν2+) und ν16+ zugeordnet. Der erste Triplett- und Singulettzustand des angeregten Tropylkations konnte in Übereinstimmung mit der Literatur zugeordnet werden. Eine Schulter bei 9.85 eV und die intensivste Bande bei 11.6 eV konnten nicht eindeutig interpretiert werden. Neben dem Tropyl erscheint bei etwa 10.55 eV sein dissoziatives Zersetzungsprodukt, das Cyclopentadienylkation. Die IE(ad) des Borylenkomplex [(CO)5CrBN(SiMe3)2] wurde zu 7.1 eV bestimmt. Mit steigender Photonenenergie wurden alle CO-Liganden sequenziell abgespalten, während der Borligand auch bei 15 eV noch nicht dissoziierte. Von den fünf abgespaltenen CO-Liganden konnte die Auftrittsenergie bei 0 K unter Berücksichtigung der kinetischen Verschiebung gefittet werden. Durch einen einfachen thermodynamischen Zyklus wurden aus den Auftrittsenergien der Kationen die Bindungsenergien berechnet. Dabei zeigte sich, dass die zweite Bindungsenergie im Kation erheblich stärker ist als die erste. Dies deutet einen starken trans-Effekt des Borliganden an. In der Dissertation wurden die adiabatische Ionisierungsenergie der Moleküle sowie die Auftrittsenergien der Fragmente und die Bindungsenergien bestimmt. Zudem konnten Isomere anhand ihrer IR-Spektren unterschieden und ihre Dimerisierungsprodukte identifiziert werden. Damit wurden mit p-Terphenyl und 1PEN zwei weitere bedeutende Intermediate im Bildungsmechanismus von Ruß strukturell aufgeklärt. Die Beteiligung dieser Dimerisierungsprodukte am Bildungsmechanismus der PAK initiiert zukünftige Fragen. Was geschieht z.B. mit p-Terphenyl und 1PEN nach ihrer Bildung? Reagieren sie chemisch zu größeren Molekülen oder setzt bei ihnen bereits die Akkumulation zu Partikeln ein? Zusätzlich ist die Frage, ob Phenylpropargyl aus der Reaktion von Phenyl- und Propargylradikalen entsteht noch offen. Die erzielten Resultate haben einen wichtigen Schritt im Bildungsmechanismus der PAK identifiziert und damit die Grundlage für zukünftige Experimente gelegt. / Brilliant light sources like free electron lasers (FEL) and synchrotrons can be used to investigate crystal structures, reactions, or surface properties. These light sources are applied due to their high photon flux and broad wavelength tunability. A free electron laser was employed in the presented work to identify isomers of hydrocarbon radicals and carbenes. By contrary, the photoionization properties of borylene and unsaturated radicals were observed using synchrotron radiation. The important results will be summarized in the following. The first experiment performed at the FEL facility was a test with allyl radicals. Allyl was a good test candidate for other hydrocarbon radicals due to its small change in the dipole moment and low density in the gas phase. Despite of the small change in the dipole moment and particle density a satisfying IR spectrum could be obtained with the IR-UV double resonance method and the observed bands were assigned according to literature. The 3-trifluoromethyl-3-phenyl-carbene (TFPC) was pyrolytically generated from 3-trifluoromethyl-3-phenyl-diazirine. A high percentage of the formed carbene rearranged to trifluorostyrene in the pyrolysis. In addition to the main product trifluorostyrene triplet TFPC was found as a minor product and identified by a comparison with computed IR spectra. Furthermore the barriers for the triplet and singlet transition state were calculated. As a last project with the FEL it was shown that the radicals 1-phenylpropargyl and 3-phenylpropargyl are distinguishable by IR spectroscopy and do not isomerize into each other or indenyl. Additionally, identical dimerisation products are formed in the observed mass channels m/z = 230 and 228, p-terphenyl and 1-phenylethynylnaphthalene (1PEN). This exclusive appearance of just one isomer in each mass channel instead of a broad variety was a striking discovery. Thus, their formation mechanism must be kinetical favored. Since the masses m/z = 230 and 228 were also found in a mass spectrometric study of benzene and acethylene, where their structures were not identified experimentally. The dimerization products p-terphenyl and 1PEN must be important intermediates in the soot formation. The first compound examined with synchrotron radiation was NTCDA. Its threshold photoelectron spectrum was recorded and analyzed applying the TPEPICO technique. The adiabatic ionization energy (IE(ad)) of NTCDA was determined as 9.66 eV. Five additional excited states were observed and assigned by quantum mechanical computations. In a similar project the IE(ad) of the cycloheptatienyl radical (tropyl) was identified to be 6.23 eV. With the help of a Franck-Condon simulation the two observed progressions were assigned to ν16+, a CC stretching and a combination of ν2+, an ringbreathing, and ν16+. Furthermore, the first excited triplet and singlet states were assigned according to literature. A shoulder at 9.85 eV might be the second triplet state or an excited vibration, while the most intense peak appears at 11.6 eV. A distinct assignment of the latter band was not possible employing computations. At approximately 10.55 eV the tropyl ion begins to photoionize dissociatively to form the cyclopentadienyl ion. This value is in good agreement with the appearance energy calculated using a thermochemical cycle. The IE(ad) of the borylene complex [(CO)5CrBN(SiMe3)2] was determined as 7.2 eV. With rising photon energy all five CO-ligands dissociate sequentially, while the boron ligand stays in place. Even at the highest measured energy value of 15 eV the boron ligand did not dissociate. The 0 K appearance energies of the fragments of this sequential CO loss were identified with a fitting procedure including the kinetic shift. Using a simple thermodynamic cycle the binding energies of the cationic complex were obtained. The higher second bond dissociation energy in comparison with the first one indicates a strong trans effect of the borylene ligand. Thermodynamic properties like the adiabatic ionization energy, the appearance energy of the fragments and binding energies were determined. Additionally, different isomers and their dimerization products were identified by their measured IR spectrum. With these experiments the structure of the dimerization products p-terphenyl and 1PEN, two important intermediates in soot formation, were resolved. These dimerization products initialize future questions: What will happen with p-terphenyl and 1PEN after their formation? Will they be involved in a subsequent chemical reaction or start to accumulate? These questions and whether the phenylpropargyl radicals are formed in a reaction of benzene with propargyl radicals should be answered in the future. The obtained results identified an important step in the mechanism of soot production and are the basis for further experiments.

Die Klasse der Iminoborylkomplexe wurde systematisch untersucht und bezüglich der metallgebundenen Coliganden und des sterischen Anspruchs der Iminofunktion variiert. Die drastische Verringerung des Raumbedarfs der Iminofunktion ermöglichte im Verlauf der Synthese von trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡NiBu)] erstmals, das zuvor lediglich postulierte Borylintermediat NMR-spektroskopisch zu beobachten. Darüber hinaus lieferten die NMR-Spektren Hinweise auf das Vorliegen einer Gleichgewichtsreaktion, bei der es sich eventuell um eine Cyclodimerisierung handeln könnte. Außerdem führte der geringere sterische Schutz der B≡N-Dreifachbindung zu einer signifikant erhöhten Reaktivität, welche die Darstellung des ungewöhnlichen zweikernigen Komplexes [1,4-{trans-(Cy3P)2BrPt(B{NHiBu}NH)}2C6H4] ermöglichte. Der beachtliche stabilisierende Einfluss des Platinfragments auf die Iminoborylfunktion spiegelt sich in den Ergebnissen ausführlicher Reaktivitätsstudien wider. So stellt beispielsweise in trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡NSiMe3)] nicht das niedervalente Boratom das elektrophile Zentrum dar. Stattdessen reagierte Natrium(phenylacetylid) unter Substitution des Bromidliganden und Bildung von trans-[(Cy3P)2(PhC≡C)BrPt(B≡NSiMe3)]. Die 1,2-Addition dipolarer Substrate erfolgte in allen Fällen entsprechend der Polarität und hochgradig trans-selektiv. Auf diese Weise konnten im Rahmen der beschriebenen Arbeit durch Hydroborierung der B≡N-Dreifachbindung auch die ersten Vertreter von wasserstoffsubstituierten Borylkomplexen ohne zusätzliche Stabilisierung durch eine Lewis-Base realisiert werden. Außerdem zeigte sich bezüglich der Addition protonenaktiver Reagenzien eine Abhängigkeit von der Brønsted-Acidität der Substrate und dem sterischen Anspruch beider Reaktionspartner. Trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡NSiMe3)] reagierte erst unter sauren Bedingungen mit Wasser unter 1,2-Addition an die Iminoborylfunktion und bildet mit Aluminiumchlorid das Lewis-Addukt trans-[(Cy3P)2BrPt{BN(SiMe3)AlCl3}], welches den ersten neutralen Borylenkomplex eines Gruppe 10-Metalls darstellt. Des Weiteren gelang es, die bewährte Strategie zum Aufbau reaktiver Bor−Element-Dreifachbindungen in der Koordinationssphäre von Übergangsmetallen zur Generierung der ersten stabilen B≡O-Dreifachbindung zu nutzen. Der durch reversible Eliminierung von Trimethylbromsilan gebildete neutrale Oxoborylkomplex trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡O)] erwies sich ebenfalls als erstaunlich stabil. Die Infrarotdaten weisen auf eine ausgesprochen starke Kraftkonstante der B≡O-Bindung hin. In Übereinstimmung hiermit bestätigten quantenchemische Untersuchungen das Vorliegen zweier orthogonaler π-Bindungen zwischen diesen Elementen. Die konstitutionelle Zusammensetzung des Oxoborylkomplexes konnte darüber hinaus auch durch die Ergebnisse von Röntgenbeugungsexperimenten belegt werden. Aufgrund massiver Fehlordnung beider anionischer und annähernd isosterer Liganden konnten die strukturellen Parameter allerdings nicht verlässlich bestimmt werden. Dieses Problem konnte jedoch durch Substitution des trans-ständigen Bromidliganden überwunden werden. Die Reaktion mit Tetrabutylammoniumthiophenolat verlief selektiv unter Metathese der Pt−Br-Bindung, wodurch die Oxoboryleinheit unangetastet blieb. Das Reaktionsprodukt trans-[(Cy3P)2(PhS)Pt(B≡O)] zeigt die bis dato kürzeste B−O-Bindung. Die formale Bindungsverkürzung im Vergleich zu einer Doppelbindung ist hierbei nur etwas geringer als für die entsprechenden Kohlenstoffanaloga. Auch die trans-ständigen Coliganden tragen essentiell zur Stabilisierung der Oxoborylfunktion bei und können demnach nicht nur als Zuschauerliganden betrachtet werden. So war die Abstraktion des Bromids von trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡O)] mit der sofortigen Cyclodimerisierung des kationischen Komplexes unter Bildung von trans,trans-[(Cy3P)2Pt(BO2B)Pt(PCy3)2][Al(Pftb)4]2 verbunden, in dem die Verbrückung zweier Metallzentren über einen Dioxodiboretandiylliganden erstmals experimentell verwirklicht werden konnte. Durch die Gegenwart eines Überschusses an Acetonitril konnte die durch Bromidabstraktion erhaltene monomere, kationische Spezies stabilisiert werden. Strukturelle und vor allem infrarotspektroskopische Eigenschaften des ionischen Reaktionsprodukts trans-[(Cy3P)2(MeCN)Pt(B≡O)][BArf4] zeigen hierbei, dass mit der Einbringung einer positiven Ladung in den Komplex eine leichte Verstärkung der B≡O-Bindung einhergeht. Eine geringe Schwächung dieser Bindung wurde hingegen beispielsweise für das Addukt trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡OBPf3)] festgestellt. So führte die Koordination des Lewis-aciden Borans BPf3 an das Sauerstoffatom des Oxoborylkomplexes zu einer erhöhten π-Rückbindung. Diese Ergebnisse betonen nochmals die nahe Verwandtschaft der neuen Klasse der Oxoborylkomplexe mit den gut untersuchten und wertvollen Carbonylkomplexen und vermitteln darüber hinaus einen Eindruck der vielfältigen Reaktivität dieser Verbindungen. / Within the scope of this research project, the class of iminoboryl complexes was systematically investigated and varied with respect to the metal-bound coligands, as well as the substituent at nitrogen. The reduction of the steric requirements of the imino moiety allowed for the NMR-spectroscopic characterization of the previously only postulated, intermediary boryl species during the preparation of trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡NiBu)]. Furthermore, the NMR spectra suggested the presence of a dynamic equilibrium. Although the second species in solution could neither be isolated nor unequivocally characterized, spectroscopic data indicated the formation of a cyclodimeric derivative. Moreover, the lower steric protection of the B≡N triple bond was shown to result in an increased reactivity, thus enabling for the synthesis of the unusual dinuclear complex [1,4 {trans-(Cy3P)2BrPt(B{NHiBu}NH)}2C6H4]. Extensive reactivity studies also demonstrated the substantial stabilizing influence of the platinum fragment on the iminoboryl functionality. Accordingly, the low-valent boron atom does not constitute the electrophilic center in trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡NSiMe3]. Instead, sodium(phenylacetylide) cleanly reacted by substitution of the bromide yielding trans-[(Cy3P)2(PhC≡C)Pt(B≡NSiMe3]. In all cases, the 1,2-addition of polar substrates proceeded accordingly to the polarity and in a highly trans selective fashion. Through this, hydroboration of the B≡N triple bond inter alia allowed for the isolation of the first hydrogen substituted boryl complexes without additional Lewis-base stabilization. Furthermore, the addition of protic reagents was demonstrated to depend on the Brønsted-acidity of the substrate and the steric requirements of the reactants. Trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡NSiMe3)] excels by a remarkable inertness towards water, which only under acidic conditions added to the iminoboryl moiety, and reacted with aluminium trichloride under formation of the first neutral borylene complex of a group 10 metal, namely trans-[(Cy3P)2BrPt{BN(SiMe3)AlCl3}]. Moreover, the established strategy to generate reactive boron−element multiple bonds in the coordination sphere of transition metals could be expanded to access the first compound containing a stable B≡O triple bond. The neutral oxoboryl complex trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡O)], which was formed by reversible elimination of trimethylbromosilane, in turn proved to be unexpectedly stable. Infrared spectroscopic data suggested a strong force constant of the B≡O bond. Accordingly, quantum chemical investigations revealed the presence of two orthogonal π bonds between those elements. The molecular composition could be confirmed by X-ray diffraction studies. However, severe displacement of the almost isosteric, anionic ligands prevented a reliable determination of the structural parameters. This problem could be circumvented by substitution of the bromide ligand. Thus, tetrabutylammonium thiophenolate underwent clean metathesis with the Pt−Br bond leaving the B≡O moiety intact. The product trans-[(Cy3P)2(PhS)Pt(B≡O)] exhibits the shortest B−O bond length observed so far. The formal bond shortening with respect to a B=O double bond is only slightly smaller than for the corresponding carbon−carbon analogs. The ligands in trans position crucially contribute to the stabilization of the oxoboryl function and therefore, cannot be considered mere spectator ligands. Thus, bromide abstraction from trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡O)] induced immediate cyclodimerization of the cationic complex yielding trans,trans-[(Cy3P)2Pt(BO2B)Pt(PCy3)2][Al(Pftb)4]2, which is the first compound with an dioxodiboretanediyl ligand bridging two metal centers. In the presence of an excess of acetonitrile, the monomeric, cationic species obtained by trans bromide abstraction could be stabilized. Structural and in particular infrared spectroscopic properties of the ionic product trans-[(Cy3P)2(MeCN)Pt(B≡O)][BArf4] reveal a strengthening of the B≡O bond associated with the introduction of a positive charge. On the contrary, the B≡O bond in trans-[(Cy3P)2BrPt(B≡OBPf3)] appears slightly weakened. Thus, coordination of the Lewis-acidic borane BPf3 caused an increase in the metal to boron π backdonation. These findings once again emphasize the close relationship of oxoboryl complexes with the well-known and valuable class of carbonyl complexes and nicely illustrate the versatile reactivity of these compounds.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Reaktivität von niedervalenten Übergangsmetallkomplexen gegenüber Lewis-Säuren systematisch untersucht. Dabei konnten zwei unterschiedliche Reaktionsmuster aufgedeckt werden. Einerseits wurden Produkte der oxidativen Addition isoliert, andererseits wurde die Bildung von Lewis-Säure-Base-Addukten beobachtet. Die Umsetzung von [Pd(PCy3)2] mit den Bromboranen BrBCat’ und Br2BPip resultiert in den Palladiumborylkomplexen trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] und trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. Der weitere Fokus lag auf den vielversprechenden niedervalenten Platinverbindungen und der Variation der Lewis-Säure. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit den Bismuthalogeniden BiCl3 und BiBr3 lieferte die jeweiligen Produkte der oxidativen Addition. Von Ersterem konnten Kristalle erhalten werden, wobei der annähernd quadratisch-planare Komplex trans [(Cy3P)2Pt(Cl)(BiCl2)] die erste oxidative Addition eines Bismuthalogenids an ein niedervalentes Übergangsmetallzentrum repräsentiert. Der relativ einfache Zugang zu Systemen mit neuartigen Bindungsmodi ausgehend von Platin(0)komplexen war jedoch nicht nur auf Lewis-Säuren des p-Blocks beschränkt. Die Übertragung der Reaktivitätauf das stark Lewis-saure s-Block-Halogenid BeCl2 ermöglichte die Isolierung des Addukts [(Cy3P)2Pt–BeCl2]. Eine besondere Eigenschaft dieser Verbindung ist die Möglichkeit einer weiterführenden Substitution am Berylliumzentrum. So konnten durch Umsetzung mit Mesityllithium bzw. Methyllithium die entsprechenden heteroleptischen Verbindungen [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Mes] und [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Me] erhalten werden. Die analoge Umsetzung von [Pd(PCy3)2] mit BeCl2 resultierte nicht in der Bildung eines Addukts. Stattdessen bildet sich neben elementarem Palladium die dinukleare Verbindung [Be2Cl2(µ-Cl)2(PCy3)2]. Jedes Berylliumzentrum ist von einem verbrückenden und einem terminalen Chlorsubstituenten sowie einem Phosphanliganden annähernd tetraedrisch umgeben. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit Aluminiumhalogeniden in Toluol bzw. Benzol lieferte die unerwarteten Addukte [(Cy3P)2Pt–AlX3] (X = Cl, Br, I). [(Cy3P)2Pt–AlCl3] und [(Cy3P)2Pt–AlBr3] konnten hierbei strukturell charakterisiert werden. Beide Spezies zeigen eine außergewöhnliche T-förmige Struktur. Eine völlig andere Reaktivität wurde bei der analogen Reaktion von AlCl3 bzw. AlBr3 mit [Pt(PCy3)2] in THF beobachtet. Hier fand eine Ringöffnung statt und es resultierten die dimeren Produkte [(Cl)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlCl2∙thf]2 und [(Br)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlBr2∙thf]2. Ein Vergleich der Kristallstrukturen zeigt eine unterschiedliche Geometrie im Festkörper. Eine weitere Variation der Addukt-Systeme war nicht nur durch das Lösemittel, sondern auch die Anzahl der Phospanliganden möglich. Mit [Pt(PEt3)3] als Ausgangsmaterial konnten durch die Umsetzung mit AlCl3 und AlI3 in Benzol bzw. Toluol ebenfalls die entsprechenden Addukte dargestellt und strukturell charakterisiert werden. [(Et3P)3Pt–AlCl3] und [(Et3P)3Pt–AlI3] zeigen eine ungewöhnliche Geometrie am Platinzentrum, die zwischen quadratisch-planar und tetraedrisch liegt. Analoge Studien zu Galliumhalogeniden GaX3 (X = Cl, Br, I) lieferten überraschende Ergebnisse. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit GaCl3 führte zum Platin-Gallium-Addukt [(Cy3P)2Pt–GaCl3], wohingegen die Reaktionen mit GaBr3 bzw. GaI3 zur Bildung der entsprechenden Produkte der oxidativen Addition trans [(Cy3P)2Pt(Br)(GaBr2)] bzw. trans [(Cy3P)2Pt(I)(GaI2)] führen. Im Fall von [(Cy3P)2Pt–GaCl3] zeigt sich eine T förmige Struktur, während bei Letzteren die Geometrie am Platinzentrum annähernd quadratisch-planar ist. Da die Umsetzungen von niedervalenten Übergangsmetallverbindungen mit p- und s Block-Metallhalogeniden erfolgreich war, wurde die Übertragbarkeit auf entsprechende d Block-Verbindungen untersucht. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit ZrCl4 in Benzol resultierte in dem Platin-Zirkonium-Addukt [(Cy3P)2Pt–ZrCl4]. Dieses repräsentiert das erste Beispiel einer dativen Bindung zwischen einem frühen und einem späten Übergangsmetall. Neben den Addukten mit metallhaltigen Lewis-Säuren konnten auch die Platincarbonylkomplexe [(Cy3P)2Pt(CO)] und [(Cy3P)2Pt(CO)2] ausgehend von [Pt(PCy3)2] realisiert werden. Der Monocarbonylkomplex [(Cy3P)2Pt(CO)] ist hierbei lediglich durch photolytischen Transfer einer Carbonyleinheit von [Cp*Ir(CO)2] darstellbar. [(Cy3P)2Pt(CO)] erwies sich bei Raumtemperatur als stabil und nimmt im Festkörper eine trigonal-planare Struktur am Platinzentrum ein. Der Dicarbonylkomplex [(Cy3P)2Pt(CO)2] konnte durch direkte Behandlung von [Pt(PCy3)2] mit Kohlenstoffmonoxid erhalten werden und ist nur bei Temperaturen unterhalb von –20 °C haltbar. Beide Verbindungen sind seltene Vertreter von Platin-Monocarbonyl- bzw. Platin-Dicarbonylkomplexen. / Within the scope of the presented thesis, the reactivity of low-valent transition metal complexes towards Lewis acids was systematically investigated. In doing so, two different reaction patterns were observed: (i) oxidative addition reactions and (ii) formation of Lewis acid base adducts. The reaction of [Pd(PCy3)2] with the bromoboranes BrBCat’ and Br2BPip resulted in the corresponding palladium boryl complexes trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] and trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. So far, the most promising results were obtained with platinum species. Therefore, we focused on this class of complexes and modified the Lewis acid. The reaction of [Pt(PCy3)2] with the bismuth halides BiCl3 and BiBr3 resulted in the unprecedented oxidative addition to afford complexes trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] and trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. Crystals of the nearly square-planar complex trans [(Cy3P)2Pt(Cl)(BiCl2)] were obtained representing the first oxidative addition of a bismuth halide to a low-valent transition metal center. Facile access to novel bonding modes based on platinum(0) complexes was not sought solely with p-block metals. Extension of this concept to s-block halides, especially the strong Lewis acid BeCl2, resulted in the adduct [(Cy3P)2Pt–BeCl2]. A special feature of this species is given by the possibility of a further functionalization at the beryllium center. Thus, the reaction with mesityllithium and methyllithium afforded the corresponding heteroleptic compounds [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Mes] and [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Me], respectively. By contrast, the reaction of [Pd(PCy3)2] with BeCl2 did not result in an adduct formation. Instead, elemental palladium precipitated and the dinuclear compound [Be2Cl2(µ-Cl)2(PCy3)2] was formed. This structural motif is astonishingly rare, with each beryllium center surrounded nearly tetrahedral by a terminal and a bridging chloride substituent in addition to a phosphine ligand. Reaction of [Pt(PCy3)2] with the aluminium halides AlX3 (X = Cl, Br, I), yielded the unexpected adducts [(Cy3P)2Pt–AlX3] (X = Cl, Br, I) in toluene and benzene, respectively. Both [(Cy3P)2Pt–AlCl3] and [(Cy3P)2Pt–AlBr3] were studied by X-Ray diffraction, which reveal an unusual T-shaped geometry at the platinum centers. A different reactivity was observed when the analogous reaction of [Pt(PCy3)2] with AlCl3 or AlBr3 was carried out in tetrahydrofuran. The solvent molecule was ring-opened and the dimeric products [(Cl)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlCl2∙thf]2 and [(Br)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlBr2∙thf]2 were obtained. An additional variation of the adduct systems is not only possible by solvent exchange but also by the number of phoshine ligands. The reaction of [Pt(PEt3)3] with AlCl3 and AlI3, respectively, were also successful, which was proven by structural characterization of the respective adducts [(Et3P)3Pt–AlCl3] and [(Et3P)3Pt–AlI3]. The geometry at the platinum center is in between square-planar and tetrahedral. Related studies with the gallium halides GaX3 (X = Cl, Br, I) showed surprising results. The reaction of [Pt(PCy3)2] and GaCl3 yielded the platinum-gallane adduct [(Cy3P)2Pt–GaCl3]. In contrast, the reaction of GaBr3 and GaI3 display a different reactivity and the products of the oxidative addition trans [(Cy3P)2Pt(Br)(GaBr2)] and trans [(Cy3P)2Pt(I)(GaI2)] were formed. These results were detected by NMR-spectroscopy and supported by additional XRay diffraction. As all previous investigations on low-valent transition metal complexes towards p- and s-block metal halides were successful, the research was further extended to related d-block compounds. The reaction of [Pt(PCy3)2] with ZrCl4 in benzene resulted in the platinum–zirconium adduct [(Cy3P)2Pt–ZrCl4]. The latter represents the first example of an early-late heterobimetallic complex with an unsupported dative bond. Attempts to generate a platinum-f-block adduct have met with no success as yet. Further investigations showed that novel adducts derived from [Pt(PCy3)2] are not limited to metal-only complexes. The platinum carbonyl complexes [(Cy3P)2Pt(CO)] and [(Cy3P)2Pt(CO)2] were synthesized via two different reaction pathways.The monocarbonyl complex [(Cy3P)2Pt(CO)] required a photolytic transfer of one carbonyl moiety from [Cp*Ir(CO)2]. The resulting orange crystals are stable at room temperature and show a trigonal planar geometry at the platinum center. The dicarbonyl complex [(Cy3P)2Pt(CO)2] could be obtained by direct treatment of [Pt(PCy3)2] with carbon monoxide but decomposes at temperatures above –20 °C. The crystal structure shows a distorted tetrahedral geometry at the platinum center with slightly elongated platinum-carbon bonds of 1.909 Å at an average in comparison to [(Cy3P)2Pt(CO)] (1.885(12) Å). [(Cy3P)2Pt(CO)] is the first example of this class of compounds with unbridged phosphine ligands. Both compounds are rare examples of platinum(0) monocarbonyl and platinum(0) dicarbonyl complexes, respectively.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Darstellung und Reaktivität von Cp substituierten Aluminium(I)-Verbindungen. Außerdem konnten die ersten Vertreter für planare Cyclopenten-4-yl-Kationen dargestellt werden. Die Reaktivität von Cp3tAl(I), [AlCp*]4 und DipNacNacAl wurde gegenüber Cyclotriphosphiranen untersucht. In Abhängigkeit vom sterischen Anspruch der Substituenten am Phosphor- und Aluminiumatom wurden hierbei verschiedenartige AlP-Ringsysteme erhalten. Desweiteren wurden Phospha-Wittig-Reagenzien als Phosphinidenquelle für die Umsetzung mit Aluminium(I)-Spezies getestet, wobei verschiedene 3- und 4 gliedrige Strukturmotive erhalten werden konnten. Bei Erhöhung der Sterik am Phospha-Wittig-Reagenz zu einem DipTer-Substituenten konnte im Fall der Umsetzung mit [AlCp*]4 der ersten Vertreter eines Phosphaalumens dagestellt werden. In ersten Reaktivitätsstudien mit ungesättigten Substraten konnten für Doppelbindungssysteme charakteristische Additionsreaktionen nachgewiesen werden. / The present work deals with the preparation and reactivity of Cp substituted aluminum(I) compounds. In addition, the first representatives for planar cyclopenten-4-yl cations could be presented. The reactivity of Cp3tAl(I), [AlCp*]4 and DipNacNacAl was investigated towards cyclotriphosphiranes. Depending on the steric demand of the substituents on the phosphorus and aluminum atom, different AlP ring systems were obtained. Furthermore, phospha-Wittig reagents were tested as a phosphinide source for the reaction with aluminum(I) species, and various 3- and 4-membered structural motifs were obtained. Upon increasing the steric on the phospha-Wittig reagent to a DipTer substituent, the first representative of a phosphaalumene was digested in the case of the reaction with [AlCp*]4. In first reactivity studies with unsaturated substrates, addition reactions characteristic for double bond systems could be detected.

Low valent nickel (less than +1) complexes are rare in nature, however they are regularly encountered in nitridonickelate chemistry. Ternary alkaline earth nitridonickelates exhibit a variety of interesting crystal structures with respect to their covalently bonded nitridonickelate anionic framework. The coordination geometry of low valent nickel in these compounds presents a unique structural feature with nickel being in linear coordination by nitrogen atoms. The nitridonickelate frameworks of compounds investigated in this work are: Ba2[Ni3N2]: The first ternary alkaline earth nitridonickelates with 2D Ni-N anionic network. The formal oxidation state of Ni is +0.67. Ba2(Ba6N)[NiN]6: The structure is made of o1D helical Ni-N anionic chains. Also, the structural stability of this compound´s structure type was found to occur over a wide range of substitution of Ba by Ca and Sr; a max. of 70 percent Ba could be successfully replaced by Sr and Ca atoms retaining the same structure type. The formal oxidation state of Ni is +0.83. Ba[NiN] and the solid solution series Ba[CuxNi1-xN]: The structure is made of 1D zig-zag Ni-N chains. The solid-solution series is isostructural to Ba[NiN] at lower content of Cu while, at higher content it resembles Ba[CoN] structure type, however at very high Cu content it again transforms to Ba[NiN] structure type. The formal oxidation state of Ni is +1.0. Sr2[Ni(CN)N]: The structure consists of N-Ni-(CN) dumbbells. The compound is the first example of cyano-nitridonickelate. The formal oxidation state of Ni is 0. The handling of the ternary alkaline earth nitridonickelates in specific and also of the other nitridometalates in general suffers greatly due to their being air and moisture sensitive. This requires synthetic methods suitable for air and moisture sensitive samples and also the respective instrumental setup for the measurement of their physical properties under inert atmosphere. Up to now no comprehensive investigation of the physical properties of the ternary alkaline earth nitridonickelates has been made. In this work an emphasis was given to systematically investigate the physical properties of the ternary alkaline earth nitridonickelates and to understand their structure specific physical properties. The common features of the investigated ternary alkaline earth nitridonickelates are: 1. the low valency of nickel. 2. the linear coordination of Ni and octahedral coordination of N. During this investigation the low valent character of nickel was experimentally confirmed with the help of X-ray absorption spectroscopy and the interpretation of magnetic susceptibility data where the magnetic moments of the nickel atoms were always consistent with that of a low valent nickel species. The results obtained from the magnetic measurements and electrical conductivity shows that the alkaline earth nitridonickelates order antiferromagnetically at low temperatures and show temperature dependent metallic conductivity whereas the cyano-nitridonickelate Sr2[Ni(CN)N] does not order at low temperature, is paramagnetic, and exhibits semiconducting behaviour. This investigation has provided a better understanding of ternary alkaline earth nitridonickelates with respect to the different structure they exhibit and their associated physical properties. This work motivates to extend the investigations of the physical properties of other nitridometalates. These also exhibit different crystal structures with respect to their nitridometalate anionic framework and thus, structure specific physical properties are also to be expected.

Low valent nickel (less than +1) complexes are rare in nature, however they are regularly encountered in nitridonickelate chemistry. Ternary alkaline earth nitridonickelates exhibit a variety of interesting crystal structures with respect to their covalently bonded nitridonickelate anionic framework. The coordination geometry of low valent nickel in these compounds presents a unique structural feature with nickel being in linear coordination by nitrogen atoms. The nitridonickelate frameworks of compounds investigated in this work are: Ba2[Ni3N2]: The first ternary alkaline earth nitridonickelates with 2D Ni-N anionic network. The formal oxidation state of Ni is +0.67. Ba2(Ba6N)[NiN]6: The structure is made of o1D helical Ni-N anionic chains. Also, the structural stability of this compound´s structure type was found to occur over a wide range of substitution of Ba by Ca and Sr; a max. of 70 percent Ba could be successfully replaced by Sr and Ca atoms retaining the same structure type. The formal oxidation state of Ni is +0.83. Ba[NiN] and the solid solution series Ba[CuxNi1-xN]: The structure is made of 1D zig-zag Ni-N chains. The solid-solution series is isostructural to Ba[NiN] at lower content of Cu while, at higher content it resembles Ba[CoN] structure type, however at very high Cu content it again transforms to Ba[NiN] structure type. The formal oxidation state of Ni is +1.0. Sr2[Ni(CN)N]: The structure consists of N-Ni-(CN) dumbbells. The compound is the first example of cyano-nitridonickelate. The formal oxidation state of Ni is 0. The handling of the ternary alkaline earth nitridonickelates in specific and also of the other nitridometalates in general suffers greatly due to their being air and moisture sensitive. This requires synthetic methods suitable for air and moisture sensitive samples and also the respective instrumental setup for the measurement of their physical properties under inert atmosphere. Up to now no comprehensive investigation of the physical properties of the ternary alkaline earth nitridonickelates has been made. In this work an emphasis was given to systematically investigate the physical properties of the ternary alkaline earth nitridonickelates and to understand their structure specific physical properties. The common features of the investigated ternary alkaline earth nitridonickelates are: 1. the low valency of nickel. 2. the linear coordination of Ni and octahedral coordination of N. During this investigation the low valent character of nickel was experimentally confirmed with the help of X-ray absorption spectroscopy and the interpretation of magnetic susceptibility data where the magnetic moments of the nickel atoms were always consistent with that of a low valent nickel species. The results obtained from the magnetic measurements and electrical conductivity shows that the alkaline earth nitridonickelates order antiferromagnetically at low temperatures and show temperature dependent metallic conductivity whereas the cyano-nitridonickelate Sr2[Ni(CN)N] does not order at low temperature, is paramagnetic, and exhibits semiconducting behaviour. This investigation has provided a better understanding of ternary alkaline earth nitridonickelates with respect to the different structure they exhibit and their associated physical properties. This work motivates to extend the investigations of the physical properties of other nitridometalates. These also exhibit different crystal structures with respect to their nitridometalate anionic framework and thus, structure specific physical properties are also to be expected.